年产万吨苯乙烯生产 设计任务书 粗苯乙烯蒸馏塔_甲烷乙烯苯物理性质_甲烷乙烯乙炔苯的燃烧通式(2)

其优点是克服了AlCl3法有污染、腐蚀和需要氯资源的特点。但这项工艺缺点也是明显的：工艺流程和反应相对繁长；一次性投入成本相对偏高；产物中副产物多导致苯乙烯的收率不高；相比于乙苯脱氢技术，各项消耗都比较大。通过比较上述六种方法，可以看出方案（1）工艺流程简单，工艺条件合理，生产成本低，最适合工业化生产年产万吨苯乙烯生产 设计任务书 粗苯乙烯蒸馏塔，并且具有很高的经济效益，所以最终确定按照方案（1）进行工艺设计，即鲁姆斯法。其工艺特点和优点如下：（a）成本减少：苯乙烯装置是在低蒸汽/油比下操作，因而可降低苯乙烯生产成本。（b）操作容易：利用该技术的工业化装置已证明它具有很高的可靠性。工业设计的优化和设备的良好设计可使操作无故障，从而可减少生产波动和损失。（c）催化剂寿命长：根据操作经验，脱氢催化剂的使用寿命是18～24个月。随着乙苯装置上催化剂寿命的延长，乙苯和苯乙烯装置更换催化剂的停工时间也可适应尽量减少总停车时间的需求。（d）能量回收：鲁姆斯公司在苯乙烯装置上已实现了低品位能量（500大卡/公斤苯乙烯）的回收工艺，利用乙苯/苯乙烯蒸馏塔顶产物的冷凝热来汽化乙苯和水的共沸物，并直接送至脱氢反应器，而不需要任何压缩设备。（e）生产安全：一旦仪表系统发现有任何严重误操作或故障时，脱氢反应的自动联锁系统即启动，无需任何操作员工即可将装置自动转入安全操作状态或安全停工。

2.3 产品的发展前景我国苯乙烯主要用于生产聚苯乙烯、ABS树脂、SAN树脂、不饱和聚酯树脂、丁苯橡胶、丁苯胶乳以及苯乙烯系热塑性弹性体等。2004年的消费结构为：55.6%用于生产聚苯乙烯, 11.6%用于生产ABS/SAN树脂, 3.5%用于生产丁苯橡胶/丁苯胶乳, 7.3%用于生产不饱和聚酯树脂, 2.6%用于生产苯乙烯系热塑性弹性体, 19.4%用于生产农药、医药和离子交换树脂等其它产品。总体上来看，我国对苯乙烯的需求量很大,而国内生产能力偏低,市场缺口较大,每年都需从国外进口大量的苯乙烯。作为其下游产品的聚苯乙烯、ABS树脂的需求也不断增加。开发苯乙烯生产工艺,有利于缓解国内市场供需紧张的矛盾。3 物料衡算3.1 原料的物料衡算 主反应：90%副反应：6%4%年产35000吨苯乙烯车间工艺设计以每年300天，7200小时计算，。设计裕度：年产量放大1.2倍，则查《石油化工基础数据手册》见表3-1表3-1 物质常温下属性物质分子量 密度kg/m3沸点℃乙苯106.16870136.2苯乙烯104.14902145.2苯78.1188080.1甲苯92.14866110.6阻聚剂184.11882312.1乙烯28.05610表3-1 物质常温下属性物质分子量 密度kg/m3沸点℃甲烷16.04420氢气2.020.09水18.01997100焦油520.71100337表3-2 反应器进料组成表组成Kg/hWt%Kmol/hMol%乙苯13161.5439.92123.978410.13甲烷66.140.204.12340.34水蒸汽19742.3159.881096.186089.53合计32969.99100.001224.2878100.00表3-3 反应器出料组成表组成Kg/hWt%Kmol/hMol%乙苯6580.7719.9661.98924.83甲烷105.910.326.60300.51水蒸汽19742.3159.881096.186085.39苯乙烯5810.0017.6255.79034.35乙烯104.330.323.71930.29苯290.510.883.71930.29甲苯228.470.692.47960.19氢气107.690.3353.31074.15合计32969.99100.001283.7974100.00阻聚剂流量=（6580.77+5810+290.51+228.47）×0.03%=3.87kg/h3.87÷184.11=0.0210kmol/h设经油水分离器油相损失不计。

由图1所示，h点表示最初塔釜混合物的组成，若加苯后使其组成正好在at线与gb线的交点处（h点），则三元共沸物馏出后，残液变成纯乙醇，此时的共沸剂用量为理论共沸剂用量，但实际操作时宜于添加稍过量的苯，使脱水完全。应 用 范围irgafos 168可 以 应 用 在 聚 烯 烃、 苯 乙 烯 单 聚 和 共 聚物、 弹 性 体、 胶 粘 剂、工 程 塑 料（如： 聚 酯、聚 氨 酯、pvc） 及 增 塑 剂、 工 业 脂 肪、 矿 物 油 等其 它 有 机 基 质。2-三氯乙烷65 乙酰晴65 甲基三氯硅烷60 丙烯晴50 甲基二氯硅烷50 肼90 氯甲烷120 水含肼50 二氯二甲基硅烷50 苯肼50 二氯乙烷120 盐酸苯肼50 二氯丙烷90 吡啶x 甲基溴 液 100 脲(尿素) 50 120 二溴乙烷 液 100 尿120 氯醛合水90 硝重苯25 三氟乙烯100 烟碱25 氯乙烯90 呋喃x 二氯乙烯100 吗啡x 三氯乙烯120 工业液过氯乙烯90 湖精100 全氯乙烯120 溶纤剂120 乙烯120 甲基溶纤剂120 苯乙烯85 斯陶大溶剂100 1。

已知各组分的沸点（从低到高）：乙苯<苯乙烯<阻聚剂<焦油。则塔顶组分有乙苯、苯乙烯、阻聚剂，塔釜为苯乙烯、阻聚剂、焦油。设定阻聚剂重关键组分，苯乙烯为轻关键组分。表3-7 T102塔顶物料组成表组成Kg/hWt%Kmol/hMol%乙苯13.160.270.12400.27阻聚剂0.920.020.00500.01苯乙烯4853.2499.7146.603199.72合计4867.32100.0046.7321100.00表3-8 T102塔釜物料组成表组成Kg/hWt%Kmol/hMol%苯乙烯9.731.640.09347.62焦油581.0097.861.115891.07阻聚剂2.950.500.01601.31合计593.68100.001.2252100.004 乙苯塔工艺计算4.1 乙苯塔温度计算4.1.1 T101塔顶温度计算已知塔顶压力为101.325KPa，气相组成见表4-1表4-1 T101塔顶气相组成序号组份mol%1乙苯86.432苯乙烯4.913苯5.204甲苯3.46查《化工原理》下，P93 泡点温度计算公式：其中理想状态下：取温度为120℃计算，塔顶各组分的气相分压见表4-2表4-2 120℃时塔顶气相分压摩尔分数xi饱和蒸汽压/KpaKiKixi乙苯0.864364.2110.63370.5477苯乙烯0.049149.4170.48770.0239苯0.0520300.3272.96400.1541甲苯0.0346131.2831.29570.0448求和0.7705取温度为130℃计算，塔顶各组分的气相分压表4-3表4-3 130℃时塔顶各组分分压摩尔分数xi饱和蒸汽压/KpaKiKixi乙苯0.864385.5370.84420.7296苯乙烯0.049166.5510.65680.0322苯0.0520379.5643.74600.1948表4-3 130℃时塔顶各组分分压摩尔分数xi饱和蒸汽压/KpaKiKixi甲苯0.0346170.4391.68210.0582求和1.0148数据来源于《石油化工基础数据手册》因为yi/Ki=1介于120℃和130℃之间假设各物质在120℃-130℃的饱和蒸汽压随温度变化为线性变化（内插法）则1℃对应于Kixi的变化为：（1.0148－0.7705）÷10=0.02443所以相对于120℃而言温度变化为：（1－0.7705）÷0.02443=9.4塔顶温度TD=120＋9.4=129.44.1.2 T101塔釜温度计算本次设计中，为了便于计算，采用多设计一块理论板，而不再将再沸器看做一块理论板计算，即假定再沸器只提供热量使液体气化，而不再改变相平衡。

已知塔釜压力为101.325KPa，气相组成见表4-4表4-4 T101塔釜气相组成序号组份mol%1乙苯0.262苯乙烯97.373焦油2.334阻聚剂0.04查《化工原理》下，P93露点温度的计算公式：取温度为220℃计算,各组分yi见表4-5表4-5 220℃时塔釜各组分yi摩尔分数yi饱和蒸汽压/KPaKiyi/Ki乙苯0.0026626.2706.1810.0004苯乙烯0.9737501.3564.9480.1968焦油0.02332.5230.02490.9357阻聚剂0.0004147.3271.4540.0003求和1.1332取温度为230℃计算，各组分xi见表4-6表4-6 230℃时塔釜各组分xi摩尔分数yi饱和蒸汽压/KPaKiyi/Ki乙苯0.0026744.2327.3450.0004苯乙烯0.9737596.0955.8830.1655焦油0.02333.7490.03700.6297阻聚剂0.0004189.1741.8670.0002求和0.7958因为yi/Ki=1介于220℃和230℃之间假设各物质220℃-230℃的饱和蒸汽压随温度变化为线性变化（内插法）则1℃对应于yi/Ki的变化为：(1.1332－0.7958)÷10=0.03374所以相对于220℃而言温度变化为：(1.1332－1)÷0.03374=4.0塔釜温度Tw=220＋4.0=224.04.2 回流比的计算塔顶TD=129.4℃，通过内插法计算塔顶各组分的饱和蒸汽压，查《石油化工基础数据手册》T101塔顶T=129.4℃时各组分的相对挥发度见表4-7表4-7 T101塔顶各组分的相对挥发度饱和蒸汽压/Kpa相对挥发度a乙苯84.2571.29苯乙烯65.5231苯374.8105.72甲苯168.0902.57其中，相对挥发度均为相对于重关键组分苯乙烯而言的例如：ɑ苯=374.810÷65.523=5.72同理T101塔釜T=224.0℃时各组分的相对挥发度，见表4-8表4-8 T101塔釜各组分的相对挥发度饱和蒸汽压/KPa相对挥发度a乙苯673.4551.25表4-8 T101塔釜各组分的相对挥发度饱和蒸汽压/KPa相对挥发度a苯乙烯539.2521.00焦油3.0130.006阻聚剂164.0660.304全塔乙苯的相对挥发度ɑ乙苯==1.27所以对于全塔而言相对挥发度见表4-9表4-9 T101全塔相对挥发度序号分子式进料摩尔分数xF塔顶摩尔分数xD塔底摩尔分数xW相对挥发度a1乙苯0.51860.86430.00261.272苯乙烯0.42010.04910.973713苯0.03110.05200.00005.724甲苯0.02070.03460.00002.575焦油0.00930.00000.02330.0066阻聚剂0.00020.00000.00040.304参考《化工原理》下P96的最小回流比的计算公式：其中进料状态取为泡点进料，所以q=1取不同的θ值代入公式（1）用excel表格进行试差计算，见表4-10表4-10 θ值的试差计算Θa1xf1/(a1-θ)a2xf2/(a2-θ)a3xf3/(a3-θ)a4xf4/(a4-θ)a5xf5/(a5-θ)a6xf6/(a6-θ)求和1.13.8742 -4.2010 0.0385 0.0362 -5E-05-8E-05-0.2522 1.114.1164 -3.8191 0.0386 0.0364 -5E-05-8E-050.3722 表4-10 θ值的试差计算Θa1xf1/(a1-θ)a2xf2/(a2-θ)a3xf3/(a3-θ)a4xf4/(a4-θ)a5xf5/(a5-θ)a6xf6/(a6-θ)求和1.1053.9916 -4.0010 0.0385 0.0363 -5E-05-8E-050.0654 1.1043.9676 -4.0394 0.0385 0.0363 -5E-05-8E-050.0029 1.1033.9438 -4.0786 0.0385 0.0363 -5E-05-8E-05-0.0601 1.10353.9557 -4.0589 0.0385 0.0363 -5E-05-8E-05-0.0286 1.10363.9581 -4.0550 0.0385 0.0363 -5E-05-8E-05-0.0223 1.10373.9604 -4.0511 0.0385 0.0363 -5E-05-8E-05-0.0160 1.10383.9628 -4.0472 0.0385 0.0363 -5E-05-8E-05-0.0097 1.10393.9652 -4.0433 0.0385 0.0363 -5E-05-8E-05-0.0034 所以θ=1.1040，代入公式（2）中取回流比为最小回流比的1.52倍作为回流比4.3 理论板的计算参考《化工原理》下，P97理论板数的捷算公式：其中，l代表轻关键组分，h代表重关键组分代入数据查《化工原理》下，P74吉利兰关联图（图9-35）N=60所以理论板取为60块板查《石油化工基础数据手册》，在塔顶T=129.4℃时uL=0.243×0.8643＋0.253×0.0491＋0.199×0.0520＋0.214×0.0346=0.240mPa·s同理，在塔釜T=224℃时uL=0.141×0.0026＋0.163×0.9737＋1.698×0.0233＋0.198×0.0004=0.199mPa·s所以，全塔粘度mP·s查《化工原理》下册，P118，图10-19精馏塔全塔效率关联图得，=0.56实际板数：块取塔板数N=108块4.4 加料板位置的确定查《化工原理》下，P98代入数据得 Nminl=10.76又因为所以Nl=18.6加料板取为第19块实际：，即进料板为第34块板。